CN208134570U - 一种智能水面清污机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能水面清污机器人，包括船体、浮筒、垃圾收集装置系统、垃圾存储仓、动力系统、供电系统、主控系统，所述垃圾收集装置系统包括垃圾收集装置和机动机构；所述浮筒分别卡设在两个浮筒紧固装置上，所述垃圾收集装置的后侧或内侧设有翻板，船体中间设置垃圾存储仓，所述垃圾存储仓后方设置动力系统；所述动力系统包括船体内部的电机、传动机构和喷水推进器，所述动力系统的上方设有转向装置；所述供电系统包括蓄电池和充放电保护装置；所述主控系统包括蓝牙控制系统、污物识别装置、视觉图像识别系统和GPS导航系统。本实用新型可以代替人工在各类水面进行自主清污工作，提升清污效率，降低人工成本，并增强安全性。

Description

一种智能水面清污机器人

技术领域

本实用新型涉及机械装置及运输领域，特别是涉及水面垃圾收集的设备，具体是一种智能水面清污机器人。

背景技术

我国地域辽阔，水域必然多样，而实际生产生活中，许多水源，如河流、人工湖、浅滩、温泉、海水浴场等水面，都不可避免地漂浮着塑料袋、泡沫等人造垃圾，以及落叶、过量水藻等自然垃圾。特别是城市主河道边、沿海城市海岸边，居民生活垃圾与旅游景区水体的垃圾，这些都影响着人们的生活健康与环境美观。

在国内清理水面垃圾的方式主要有商用打捞船，该船需要雇佣专业人员进行水面清理；还有人工用小型打捞装置比如：漏网，叉子等辅助清理河道，另外还有打捞人员坐在船上操作机器进行水面清污作业。总体而言，现行商用打捞船体积大、成本高，并且需要数人协同操作工作，还有许多小型区域，都不能进入打捞清洁，只能任其成为城市水域绿化的死角。完全依靠人工清污，人身安全不能保证，工作难度和作业强度都非常大。

目前，国内水面清污装备技术水平较低，基本以人力为主工具为辅的形式，清污效率相对低下。将清污装置与船体相结合的自动化和智能化程度较高清污机器人较为鲜见。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智能水面清污机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种智能水面清污机器人，包括船体、浮筒、垃圾收集装置系统、垃圾存储仓、动力系统、供电系统、主控系统，所述船体为双浮筒组成的单船体结构，所述垃圾收集装置系统包括垃圾收集装置和机动机构，所述垃圾收集装置设置在船体前面，垃圾收集装置有一部分在水平面以下，垃圾收集装置安装在机动机构上方，所述机动机构固定在船体的前方；所述浮筒分别卡设在两个浮筒紧固装置上，两个所述浮筒紧固装置按照适宜间距安装在船体两侧，浮筒紧固装置具有调节装置，所述浮筒在浮筒紧固装置下方，所述船体上设有横梁，所述横梁的一侧竖杆上固定安装监控摄像头，另一侧固定安装视觉处理摄像头；所述垃圾收集装置的后侧或内侧设有一个与船体底部相平的翻板，翻板通过翻板转轴连接转轴电机；所述船体中间设置一个垃圾存储仓，所述垃圾存储仓后方设置动力系统，垃圾存储仓靠近翻板的一侧；所述动力系统包括船体内部的电机、传动机构和喷水推进器，所述动力系统的上方设有转向装置；所述供电系统包括蓄电池和充放电保护装置；所述主控系统包括蓝牙控制系统、污物识别装置、视觉图像识别系统和GPS导航系统，所述转向装置、供电系统和主控系统均设置在船体的尾部。

作为本实用新型进一步的方案：所述垃圾收集装置是由多组光滑的弯钩组成，机动机构上安装不同型号的垃圾收集装置。

作为本实用新型再进一步的方案：所述喷水推进器是泵喷动力推进式喷水推进装置，采用双排设计，采用双排式的泵喷动力推进式喷水推进装置作为动力系统。

作为本实用新型再进一步的方案：所述转向装置设置在动力系统后方的喷水推进器上。

作为本实用新型再进一步的方案：所述污物识别装置由红外传感器和超声波传感器组成，所述红外传感器设置在垃圾收集装置的前方，超声波传感器设置在船体的两侧。

作为本实用新型再进一步的方案：所述垃圾收集装置可拆卸和更换，所述垃圾存储仓可拆卸。

作为本实用新型再进一步的方案：所述浮筒紧固装置和动力系统中的喷水推进器均为 3D打印。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的智能水面清污机器人可以代替人工在各类水面进行自主清污工作，提升清污效率，降低人工成本，并增强安全性。与传统水面清污装置相比具有以下优点：

(1)智能水面清污机器人通过GPS系统实现智能巡航，在无人看守的情况下，根据需要设置智能水面清污机器人的工作时间段，在该时间段内智能水面清污机器人能够自动实现启动、清理、停船靠岸等一系列的操作。

(2)在水面清理的过程中，智能水面清污机器人通过超声波传感器和红外传感器识别水面垃圾和障碍物以及避免智能水面清污机器人与岸边撞击，且能够检测到人眼观察不到地方。同时在图像识别系统的辅助下，提高水面垃圾的识别率，增加了清理效率。

(3)在智能水面清污机器人无法识别的特殊情况下，能够通过视频传输系统，遥控智能水面清污机器人工作状态，远程辅助进行垃圾清理。

(4)智能水面清污机器人采用螯合装置固定浮筒，根据水面情况的复杂程度的不同，自动调整螯合部件的方位与力度，平衡船体，加强稳定性。结合智能喷水动力系统，在复杂水域，轻松实现船的行走、转弯等运动，相对于螺旋桨推进系统避免水中异物的缠绕，机器人的通过性更强。

(5)智能水面清污机器人在清理过程中，因为垃圾负重的缘故，其通过液位测量系统，实时监测智能水面清污机器人与水面的距离，并于浮筒-船体升降系统通信，保持智能水面清污机器人与水面的相对距离，保证智能水面清污机器人的工作环境的安全。当浮筒超过吃水警戒线时，则液位测量系统可以通过GPS系统，使智能水面清污机器人立即返航。

(6)能够根据水面的实际情况，给智能水面清污机器人更换清理装置，以应付不同水域以及不同季节，以增大智能水面机器人的应用范围及实用性。

附图说明

图1为智能水面清污机器人的主视图。

图2为智能水面清污机器人的俯视图。

图3为智能水面清污机器人中另一种垃圾收集装置的结构示意图。

图4为智能水面清污机器人中再另一种垃圾收集装置的结构示意图。

图5为智能水面清污机器人中泵喷动力推进式喷水推进装置的结构示意图。

图6为智能水面清污机器人使用方法步骤一的流程图。

图7为智能水面清污机器人使用方法步骤二的流程图。

图8为智能水面清污机器人使用方法步骤三的流程图。

图9为智能水面清污机器人使用方法步骤四的流程图。

图10为智能水面清污机器人使用方法步骤五的流程图。

图中：1-垃圾收集装置；2-机动机构；3-浮筒紧固装置；4-浮筒；5-电机；6-横梁；7-翻板；8-翻板转轴及转轴电机；9-垃圾存储仓；10-动力系统；11-转向装置；12- 供电系；13-主控系统；4-红外传感器；15-超声波传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～5，本实用新型实施例中，一种智能水面清污机器人，包括船体、浮筒4、垃圾收集装置系统、垃圾存储仓9、动力系统10、供电系统12、主控系统13，所述船体为双浮筒组成的单船体结构，所述船体体型较小，可以在人不可及的区域进行工作，减少工作事故；所述垃圾收集装置系统包括垃圾收集装置1和机动机构2，所述垃圾收集装置 1是由多组光滑的弯钩组成，所述垃圾收集装置1设置在船体前面，垃圾收集装置1有一部分在水平面以下，垃圾收集装置1安装在机动机构2上工作，所述机动机构2固定在船体的前方，机动机构2上可以安装不同型号的垃圾收集装置1(如图3-4所示)；所述浮筒4分别卡设在两个浮筒紧固装置3上，两个所述浮筒紧固装置3按照适宜间距安装在船体两侧，浮筒紧固装置3具有调节装置，可调节船体与水面的间距，所述浮筒4在浮筒紧固装置3下，可以增加船体对浮筒4的螯合能力，提升了船的稳定性，同时对比传统的水面清污船，浮筒4可以减少水面对水面清洁机器人的工作阻力，也能减小水面清洁机器人碰撞障碍物时的冲击应力，当船体中垃圾存储仓9的重量超过设定值时，浮筒紧固装置3 可以智能的调整船体与水面的距离，防止船体过分没过水面，影响动力系统10的运行；所述船体上设有横梁6，所述横梁6的一侧竖杆上固定一个监控摄像头，另一侧固定一个视觉处理摄像头，可以按照需求调整摄像头的高度；所述垃圾收集装置1的后侧或内侧设有一个与船体底部相平的翻板7，翻板7通过翻板转轴及转轴电机8进行工作；当船体靠近垃圾时，垃圾收集装置1自动转动，将垃圾拨至船体中的翻板7,当翻板7上的垃圾重量达到一定时，翻板转轴及转轴电机8开始进行转动工作，垃圾会顺着带有倾斜角的平板面自动落到垃圾存储仓9内，垃圾存储仓9靠近翻板的一侧，板高较低，便于翻板倾倒垃圾；所述船体中间设置一个容量较大的垃圾存储仓9，所述垃圾存储仓9后方设置动力系统10，所述动力系统10包括船体内部的电机5、传动机构和喷水推进器，如图5所示，所述喷水推进器是泵喷动力推进式喷水推进装置，采用双排设计，采用双排式的泵喷动力推进式喷水推进装置作为动力系统，通过主控系统13让机器人工作，可以实现同步转向、前进、倒车等功能，对比传统的水面清污船的螺旋桨推进装置，可以避免水草缠死螺旋桨、杂物堵塞喷水装置的问题，且动力较大，在垃圾存储仓9内垃圾存放过多的时候仍能灵活地进行垃圾收集，增加了水面清污的作用范围，延长了使用寿命；所述动力系统10的上方设有转向装置11，所述转向装置11是依靠在动力系统10后方的喷水推进器上的，当转向装置11开口时，可以实现前进动作，当转向装置11闭合时，可以实现倒车(船)动作，当转向装置11执行向左(或向右)的动作时，即为转向操作；所述供电系统12包括蓄电池和充放电保护装置；所述主控系统13包括蓝牙控制系统、污物识别装置、视觉图像识别系统和GPS导航系统，所述蓝牙控制系统能够实现人对机器人的远程协助，所述污物识别装置由红外传感器14和超声波传感器15组成，能够完成对水面污物的识别和机器人躲避障碍，所述红外传感器14设置在垃圾收集装置1的前方，超声波传感器15设置在船体的两侧，所述视觉图像识别系统能够辅助污物识别装置进行工作以及人远程协助和观察机器人附近的情况，所述视觉图像识别系统能够在传感器工作的同时，对水面上的污物进行辅助侦测，提升水面污物的识别和收集效率，在人眼不可及或比较隐蔽的地方，通过视觉图像识别系统可以进行人工辅助操作，所述GPS导航系统可以实时定位并发送机器人的工作位置，实现机器人的自动巡航，以及机器人的自动靠岸；所述转向装置11、供电系统12和主控系统13均设置在船体的尾部。

所述垃圾收集装置1设计简单、巧妙，对比传统的水面清污船的垃圾收集装置，在侦测到污物时，垃圾收集装置1开始工作随后停止，减少能耗，垃圾收集装置1每次转动的作用面积大，而且对船体的阻力影响小，收集效率极大提升。所述垃圾收集装置1可以拆卸和更换，便于适应不同情况下的需要，垃圾存储仓9可以拆卸，便于将垃圾清理出去。

本实用新型的智能水面清污机器人，可以在无人遥控、无人看守的情况下，智能、高效、节能地进行水面垃圾清理；在GPS导航系统下，可以实现智能导航，返回等功能；在超声波和红外传感器以及视觉识别系统的作用下，可以准确识别和收集水面污物，能够准确判断垃圾的存在与位置，以便垃圾收集装置1转动将垃圾收集到垃圾存储仓9内，同时还能避免机器人与障碍物或河岸边相撞；对比传统水面清污装置，其效率提升明显；在监控摄像头的辅助下，可以进行人工远程协助，进行污物清洁工作。

所述浮筒紧固装置3和动力系统10中的喷水推进器均为3D打印。

本机器人的电池可以根据需求自行装配，在工作过程中，当电量过于设定值时，机器人会停止当前的工作，自动返航，等待工作人员充电。当机器人在待机状态时，出现电量过低时，则通过蓝牙控制系统，给控制台发送信号。

本实用新型的工作原理是：根据要清理的水体情况，将水体定位信息发送给机器人，机器人的路线即从清污区域的初始区出发，先沿着岸边从岸边的一侧自动行驶到岸边的另一侧，然后通过传感器检测到岸边，小船将自动转弯掉头，向相邻一侧行驶，如此循环将清污区域整体都搜寻一边。当小船靠近垃圾时，污物识别装置可以快速的侦测到污物的存在，同时视觉图像识别系统能快速准确的判断前方的东西是垃圾还是障碍，然后通过主控系统13控制垃圾收集装置1将垃圾收集起来。当污物在垃圾存储仓9内堆积到一定程度时，浮筒紧固装置3可以智能调节船体水面的距离，保证工作安全。当翻板7上的垃圾存在滞留时，翻板转轴及转轴电机8可以控制翻板7转动，使滞留污物顺利进入垃圾存储仓 9内。另外为了解决机器人搜寻不到的特殊区域的问题，可以通过远程协助控制，进行固定区域的垃圾搜集。当机器人清洁结束时，则通过位置定位系统自动返回码头。

请参阅图6-10，所述智能水面清污机器人的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：搜寻和转向

控制台或系统预设定位消息发送给机器人，机器人发出工作的指令，传感器实时检测机器人附近信息，并发送至主控系统13，主控系统13计算是否为岸边，如果否，系统继续搜寻，重复上述步骤；如果是，主控系统13发出更改方向的指令至转向装置11，转向装置11转向继续搜寻，重复上述步骤；

步骤二：污物识别与收集

控制台或系统预设定位消息发送给机器人，机器人发出工作的指令，传感器实时检测、视觉图像识别系统辅助检测机器人附近障碍物信息，并发送至主控系统13，主控系统13 计算/识别是否为污物，如果否，系统继续识别，重复上述步骤；如果是，主控系统13发出收集污物的指令至垃圾收集装置1，垃圾收集装置1工作，系统继续识别，重复上述步骤；

步骤三：污物储存

控制台或系统预设定位消息发送给机器人，机器人发出工作的指令，压力传感器实时工作，将翻板7上污物重量信息发送至主控系统13，主控系统13计算是否超过预设重量，如果否，系统继续工作，重复上述步骤；如果是，发出转轴电机8转动的指令至转轴电机8，转轴电机8转动，使翻板7上的滞留污物进入垃圾存储仓9内，系统继续工作，重复上述步骤；

步骤四：调节船体与水面的距离

控制台或系统预设定位消息发送给机器人，机器人发出工作的指令，水位检测装置检测船体与水面的距离信息发送至主控系统13，主控系统13计算是否超过预设线，如果否，系统继续工作，重复上述步骤；如果是，发出调节指令调节船体与水面的距离至浮筒紧固装置3，浮筒紧固装置3工作，系统继续工作，重复上述步骤；

步骤五(该步骤用于特殊区域)：远程协助

控制台发送实际消息至机器人，机器人发出工作的指令至主控系统13，主控系统13 发送实际指令至各部件、各关节。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种智能水面清污机器人，包括船体、浮筒(4)、垃圾收集装置系统、垃圾存储仓(9)、动力系统(10)、供电系统(12)、主控系统(13)，其特征在于，所述船体为双浮筒组成的单船体结构，所述垃圾收集装置系统包括垃圾收集装置(1)和机动机构(2)，所述垃圾收集装置(1)设置在船体前面，垃圾收集装置(1)有一部分在水平面以下，垃圾收集装置(1)安装在机动机构(2)上方，所述机动机构(2)固定在船体的前方；所述浮筒(4)分别卡设在两个浮筒紧固装置(3)上，两个所述浮筒紧固装置(3)按照适宜间距安装在船体两侧，浮筒紧固装置(3)具有调节装置，所述浮筒(4)在浮筒紧固装置(3)下方，所述船体上设有横梁(6)，所述横梁(6)的一侧竖杆上固定安装监控摄像头，另一侧固定安装视觉处理摄像头；所述垃圾收集装置(1)的后侧或内侧设有一个与船体底部相平的翻板(7)，翻板(7)通过翻板转轴连接转轴电机(8)；所述船体中间设置垃圾存储仓(9)，所述垃圾存储仓(9)后方设置动力系统(10)，垃圾存储仓(9)靠近翻板(7)的一侧；所述动力系统(10)包括船体内部的电机(5)、传动机构和喷水推进器，所述动力系统(10)的上方设有转向装置(11)；所述供电系统(12)包括蓄电池和充放电保护装置；所述主控系统(13)包括蓝牙控制系统、污物识别装置、视觉图像识别系统和GPS导航系统，所述转向装置(11)、供电系统(12)和主控系统(13)均设置在船体的尾部。

2.根据权利要求1所述的智能水面清污机器人，其特征在于，所述垃圾收集装置(1)是由多组光滑的弯钩组成，机动机构(2)上安装不同型号的垃圾收集装置(1)。

3.根据权利要求1所述的智能水面清污机器人，其特征在于，所述喷水推进器是泵喷动力推进式喷水推进装置，采用双排式的泵喷动力推进式喷水推进装置作为动力系统。

4.根据权利要求1所述的智能水面清污机器人，其特征在于，所述转向装置(11)设置在动力系统(10)后方的喷水推进器上。

5.根据权利要求1所述的智能水面清污机器人，其特征在于，所述污物识别装置由红外传感器(14)和超声波传感器(15)组成，所述红外传感器(14)设置在垃圾收集装置(1)的前方，超声波传感器(15)设置在船体的两侧。

6.根据权利要求1所述的智能水面清污机器人，其特征在于，所述垃圾收集装置(1)可拆卸和更换，所述垃圾存储仓(9)可拆卸。

7.根据权利要求1所述的智能水面清污机器人，其特征在于，所述浮筒紧固装置(3)和动力系统(10)中的喷水推进器均为3D打印。